Методология научных исследований. Выбранного направления 7

• Название: Выбранного направления 7
• Анкор: Методология научных исследований
• Дата: 26.05.2022
• Размер: 40.19 Kb.
• Имя файла: 1.docx
• Тип: Исследование; #550125

Содержание

Основные существующие методологические принципы получения новых знаний 2

Критерии научности и научная новизна 5

Эксперимент 6

Теория исследования по теме выбранного направления 7

Методологии применимые к исследованию 14

Список используемой литературы 17

Основные существующие методологические принципы получения новых знаний

Научное исследование

Наука – область человеческой деятельности, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности. Это исторически установившаяся форма деятельности, направленная на познание и преобразование объективной действительности, такое духовное производство, которое имеет своим результатом целенаправленно отобранные и систематизированные факты, логически выверенные гипотезы, обобщающие теории, частные законы, а также методы исследования.

Научная (научно-исследовательская) деятельность – деятельность, направленная на получение и применение новых знаний, в том числе:

- фундаментальные научные исследования – теоретическая и (или) экспериментальная исследовательская деятельность, на получение новых знаний об основных закономерностях строения, функционирования и развития явлений и процессов природы, человека, общества, окружающей среды;

- прикладные научные исследования – теоретическая и (или) экспериментальная исследовательская деятельность, направленная на применение новых знаний для исследования и разработки методов, технологий отдельных технических (конструкторских, программных, технологических) решений, ориентированных на прикладную область применения (для разработки новых видов продукции и технологий).

Экспериментальные исследования – работы, мероприятия, направленные на экспериментальную проверку (подтверждение) результатов теоретических научно-исследовательских работ.

К научно-исследовательским работам относятся работы, связанные с осуществлением научной (научно-исследовательской), научно-технической деятельности и экспериментальных разработок:

1) по которым получены результаты, подлежащие правовой охране, но не оформленные в

установленном законодательством порядке;

2) по которым получены результаты, не подлежащие правовой охране в соответствии с нормами действующего законодательства.

В науке новое знание приобретается в результате научного исследования, представляющего собой целенаправленное изучение закономерностей развития объективного мира, которое дает систему объяснения известных и установления новых фактов. Оно приобретает особую ценность, если на основе полученных результатов можно с высокой степенью достоверности предвидеть существование новых, еще не открытых законов.

Научное исследование – это процесс выработки новых научных знаний, форма реализации и развития науки, осуществление оценки влияния на объекты разных факторов и наряду с этим изучение взаимодействия между явлениями с целью получения убедительно доказанных и полезных для науки и практики решений (могут быть фундаментальными, прикладными и разработками).

Цель научного исследования – нахождение определенного объекта, изучение его структуры, характеристик, связей на фундаменте разработанных в науке позиций и приемов познания, а также получение важных для деятельности человека результатов.

Гипотеза – научное утверждение, которое представляет собой вероятное решение проблемы, предположение, истинное значение которого не очевидно, т. е. требуются какие-то доказательства, которые являются целью исследования.

Научное исследование начинается с выдвижения научной проблемы, под которой понимается сложный теоретический или практический вопрос, требующий всестороннего изучения и разрешения. В широком смысле научная проблема возникает в творчески противоречивой ситуации. В науке такая ситуация чаще всего возникает в результате открытия новых фактов (знание, достоверность которого доказана, исходный пункт любого научного исследования), которые не укладываются в рамки прежних теоретических представлений и не могут быть объяснены путем преобразования имеющейся научной информации. С наибольшей остротой проблемная ситуация в классической физике возникла в связи с открытием радиоактивности, квантового характера излучения, дифракции электронов и других явлений.

Методология – наука о наиболее общих принципах познания и преобразования объективной действительности, путях и способах этого процесса. В прикладном смысле методология – это система (комплекс, взаимосвязанная совокупность) принципов и подходов исследовательской деятельности, на которые опирается исследователь (ученый) в ходе получения и разработки знаний в рамках конкретной дисциплины. Более конкретно, это группа методов, способов, приемов и их очередность, которая принята при разработке научного исследования, схема, план решения определенной научно-исследовательской задач.

Структура научных исследований:

• 
  Характеристика научной деятельности (особенности, принципы, условия, нормы научной деятельности);
  
• 
  Логическая структура научной деятельности (субъект, объект, предмет, формы, методы, результаты научной деятельности);
  
• 
  Временная структура научной деятельности (фазы, стадии, этапы научной деятельности)..
  
• 
  При решении научной проблемы можно выделить эмпирический и теоретический уровни знания (соответственно научного исследования).
  

На эмпирическом уровне исследователь новое знание получает из опыта в результате наблюдения, описания, эксперимента. Наиболее важный источник эмпирического знания – научный эксперимент. В отличие от наблюдения и описания эксперимент является активным средством получения нового знания, поскольку экспериментатор в процессе опыта имеет возможность управлять процессом изучения явления, следить за его развитием, видоизменять или воспроизводить вновь.

Теоретическое знание с методологической точки зрения относится к высшему уровню научного знания. Оно раскрывает и обосновывает наиболее глубокие и существенные стороны изучаемых явлений. Основу теоретических исследований составляет выявление и описание физической сущности исследуемых объектов, явлений, процессов.

Метод – это совокупность приемов и операция, выполняемых для достижения желаемого результата.

Научные методы могут быть всеобщими (анализ, синтез, абстрагирование, обобщение и др.), которые применяются не только в науке но и других отраслях человеческой деятельности, общенаучными (эмпирические и теоретические), которые используются во всех разделах науки и конкретно-научными – специфические методы, которые применяются для отдельных разделов наук.

Методы эмпирического уровня:

1. 
   Наблюдение;
   
2. 
   Описание
   
3. 
   Измерение;
   
4. 
   Эксперимент.
   

Методы теоретического уровня:

1. 
   Идеализация;
   
2. 
   Формализация;
   
3. 
   Гипотеза;
   
4. 
   Теория;
   
5. 
   Закон.
   

Структурные единицы научного исследования:

• 
  Комплексная проблема – совокупность нескольких проблем, объединенных единой целью);
  
• 
  Проблема – совокупность сложных задач, решение которых имеет актуальное значение;
  
• 
  Тема научного исследования – составная часть проблемы, объединяющая определенный круг вопросов;
  
• 
  Научный вопрос – мелкие задачи, относящиеся к конкретной теме научного исследования.
  

Выбор темы исследования напрямую связан с выбором его объекта. Объект исследования – система, процесс или явление, порождающие проблемную ситуацию, избранные для изучения. Получение знаний об объекте, необходимых для решения конкретной проблемы, поставленной в исследовании, осуществляется посредством изучения результатов целенаправленного научного воздействия на отдельные части объекта, называемые предметами исследования.

Предмет исследования – это множество устойчивых взаимосвязанных характеристик объекта, связанных также с конкретными целями, проблемами и задачами исследования, т. е. это какой-либо из аспектов объекта исследования. Предмет исследования является носителем группы существенных свойств, связей, признаков изучаемого объекта и служит средством его научного познания.

Метод исследования – средство приобретения научных знаний, умений, практических навыков и данных в каких-либо сферах деятельности. В работах по общественным наукам в качестве методов исследования применяются как общенаучные методы (сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, исторический и логический методы, позитивный и нормативный анализ), так и специальные (горизонтальный и вертикальный анализ, коэффициентный анализ, моделирование социально-экономических процессов, метод нечеткой логики и т. д.).

Критерии научности и научная новизна

Наука всегда задает вопрос: какое знание действительно научно? В естествознании важную роль играет характер подтверждаемости теории эмпирическими фактами.

Критерии научности – множество признаков, определяющих научное знание; ряд требований, которым наука должна удовлетворять. Подтверждаемость – это качество научной концепции, которое означает, что возможно проведение каких-либо специфических экспериментов с таким оригинальным результатом, который подтвердит концепцию.

Основные критерии научности:

1. 
   Объективность, или принцип объективности: научное знание сведено к раскрытию природных элементов, полученных «самих по себе», как «вещи в себе» (не в кантовском понимании, а как еще не познанных, но познаваемых);
   
2. 
   Рациональность, рационалистическая обоснованность, доказательность. Некоторые исследователи пришли к мнению, что обыденное знание носит, кроме всего прочего, ссылочный характер, т. е. опирается на «мнения», «авторитет». В научном же знании не просто что-то сообщается, а приводятся необходимые основания, подтверждающие его истинность. Здесь работает принцип достаточного основания, который гласит: «Ни одно явление не может оказаться истинным или действительным, ни одно утверждение – справедливым без достаточного основания, почему дело обстоит именно так, а не иначе».
   
3. 
   Эссенциалистская направленность – нацеленность на воспроизведение сущности, закономерностей элемента (отображение систематических, но несущественных свойств объекта тоже подчинено этой цели).
   
4. 
   Особая организация, особая системность знания – не просто упорядоченность, как в обыденном знании, а упорядоченность по осознанным принципам, организованность в форме теории и развернутого теоретического понятия.
   
5. 
   Проверяемость – обращение к научному наблюдению, к практике, испытание логикой. Научная истина определяет знания, которые в принципе проверяемы и в конечном счете оказываются подтвержденными. Проверяемость научных истин, их воспроизводимость через практику придает им свойство общезначимости (и в этом смысле «интерсубъективности»).
   

Научная новизна (вклад в науку) – одно из основных требований к теме научной работы – состоит в оригинальности, заложенной в тему основной идеи, обеспечивающей углубление или обновление сложившихся в науке представлений.

Эксперимент

Инженерное исследование подразумевает совмещение экспериментального и аналитического методов изучения явлений и процессов. Эксперимент – это способ познания, с помощью которого в контролируемых и управляемых условиях анализируется явление действительности. Инженерный эксперимент (ИЭ) – это совокупность опытов, объединенных одной целью и одной системой ограничений в пространстве и во времени.

Лабораторные эксперименты – это изучение общих закономерностей разных явлений и процессов, проверка научных гипотез и теорий в лабораторных условиях. Лабораторный эксперимент характеризуется небольшим числом измерительных и управляющих каналов, минимальными энергетическими затратами экспериментальной установки, малым штатом обслуживающего персонала.

Стендовые исследования проводят для изучения конкретного процесса, протекающего в исследуемом объекте, который обладает определенными физическими, химическими и другими свойствами.

Промышленный эксперимент проводится при создании нового изделия или организации технологического процесса по данным лабораторных или стендовых исследований, при оптимизации технологического процесса, проведении контрольно-выборочных испытаний для проверки качества выпускаемой продукции.

Чаще всего встречаются обычные эксперименты. Они проводятся по стандартным методикам с использованием сравнительно простого локального экспериментального оборудования. Каждый эксперимент можно разбить на четыре основных этапа:

1) формулировка задачи эксперимента;

2) составление плана эксперимента;

3) организация и проведение эксперимента;

4) обработка и оценка результатов эксперимента, выводы и предложения.

Процедура выбора числа и последовательности постановки опытов, необходимых и достаточных для достижения цели эксперимента с требуемой точностью, называется планированием эксперимента.

Теория исследования по теме выбранного направления

Актуальность

Современная отечественная промышленность, развиваемая в рамках национальных стратегий, предъявляет все более высокие требования к проблемам промышленной безопасности, снижения аварийности, охраны труда, сокращения затрат и внедрения новых разработок. Отчасти это связано с резким старением работающего оборудования из-за отсутствия своевременного ремонта, плановых реноваций и повторного введения эксплуатацию некоторых агрегатов после длительного простоя. В связи с этим, около 80% парка основных производственных средств в РФ уже израсходовали нормативный срок службы или подошли к его завершению. События 80-90-х гг. 20 в. практически полностью уничтожили существующую в стране систему планово-очередных замен отработавшего свой расчетный срок службы оборудования. А добавленная потеря финансовой стабильности большинства предприятий делает практически не реализуемой единовременную замену основных и вспомогательных производственных фондов. Обусловленное этим снижение надежности и повышение количества аварийных ситуаций на производстве, в том числе с человеческими жертвами требует наиболее внимательного и серьезного отношения к данной проблеме.

Проблема исчерпания ресурса не обошла и отрасли, связанные с применением криогенного оборудования. Вопросы безопасной эксплуатации криосистем за пределами расчетного срока службы в настоящее время выходят на первый план и охватывают целый ряд отраслей промышленности. Это ракетные космические стартовые системы, криоэнергетика, прецизионная техника и техника физики высоких энергий, системы по очистки, сжижению и хранению сжиженных природных газов (СПГ). Системы очистки и сжижения газов являются наиболее дорогостоящими и крупными технологическими объектами гражданских отраслей, замена которых потребовала многомиллионных затрат. В данный момент наиболее актуальными направлениями стратегии по повышению надежности, долговечности и безопасной эксплуатации оборудования, работающего в условиях климатического холода и криогенных температур, являются:

• 
  Разработка новых марок высокопрочных сталей для низкотемпературной техники;
  
• 
  Анализ структурных изменений в металлах за время длительной эксплуатации при низких температурах;
  
• 
  Оценка фактического состояния оборудования и продления срока его безопасной эксплуатации.
  

Данные проблемы пока что недостаточно описаны в специальной научной литературе по причине относительной молодости направления криогенного оборудования, что выдвигает требования по расширению эмпирической базы наблюдений за состоянием криосистем и поднимает актуальность данной проблемы на новый уровень.

Объект исследования – процессы, происходящие в конструкционных материалах при низких температурах, порождающие нестабильность их прочностного и структурного состояния, сокращающие ресурс технологических объектов и характеризующие особенности протекания процессов деформации – разрушения. Интерес для исследования представляют также характеристики регистрации параметров акустической эмиссии, закономерности и связи их с величиной разрушения объекта в данных экстремальных условиях.

Цель исследования – совершенствование методов долгосрочного прогнозирования остаточного ресурса, разработка новых и развитие существующих критериев технического состояния криогенного и низкотемпературного оборудования по результатам технической диагностики их состояния.

Задачи исследования:

• 
  Изучение основ криогенного материаловедения и свойств конструкционных материалов, применяемых в оборудовании для низкотемпературной работы, выделение наиболее важных предъявляемых к ним требований для повышения срока эксплуатации;
  
• 
  Определение характерных особенностей прочности, надежности и долговечности материалов и конструкций криогенного оборудования;
  
• 
  Изучение механики разрушения низкотемпературных конструкционных сталей и анализ критериев состояния на различных этапах аварий;
  
• 
  Выделение особенностей прочностного состояния криогенного оборудования с наличными дефектами;
  
• 
  Изучение основных форм сопротивления материалов разрушению при различных видах усталости, термическом и коррозионном воздействии;
  
• 
  Определение акустических свойств сталей при эксплуатации в составе криогенного оборудования. Изучение особенностей работы метода акустической эмиссии материалов при низких температурах;
  
• 
  Анализ существующих подходов к оценке остаточного ресурса конструкций и элементов оборудования;
  
• 
  Оценка влияния напряженно-деформированного состояния конструкций на остаточный ресурс криосистем;
  
• 
  Обоснование применения систем непрерывного мониторинга состояния элементов криогенного оборудования во время эксплуатации.
  

Исследования прочности конструкционных материалов при экстремально низких температурах прямо коррелируют с основными существующими программами развития ТЭК. Увеличение объемов транспортируемого СПГ и современные предпосылки для развития водородной отрасли требуют более качественного диагностирования объектов инфраструктуры транспорта и хранение этих топлив.

Причины появления большого числа аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации промышленного оборудования, связаны с применением конкретных материалов и механическими воздействиями. Из них можно выделить:

• 
  Отсутствие или недостаточный учет при проектировании и расчетах взаимодействия повреждающих факторов от усталости, износа, эрозии, коррозии, фреттинга, циклических напряжений (в том числе термических);
  
• 
  Недостаточное внедрение существующих современных методов расчета, контроля, современной технологии, а также использование устаревших норм и стандартов;
  
• 
  Недостаточная разработка и использование подходов к проблеме безопасности;
  
• 
  Отсутствие принципиально новых бездефектных конструкционных материалов с высокой живучестью.
  

Недостаточное внимание к теории надежности и безопасности сложных технических систем выдвигает для более детальной разработки и адаптации к конкретным производственным условиям следующие принципы:

• 
  Принцип обеспечения качества выбираемых материалов, включающий оптимальную обработку и подготовку материалов, гарантию качества производителя;
  
• 
  Принцип допущения наихудшего случая, включающий изучение возможных аварийных ситуаций и рассмотрение гипотетически возможных сценариев аварий;
  
• 
  Принцип непрерывной диагностики и оперативного анализа, включающий решение задач по раннему обнаружению отклонений в состоянии элементов технической системы и принятие решений о возможности дальнейшей эксплуатации.
  

Использование средств и методов непрерывной диагностики (мониторинга) позволяет воссоздать условия работы элементов конструкций и кинетику повреждений материала в процессе эксплуатации. Основой этого принципа является описание механических, физических, химических явлений, которые сопровождают процесс накопления повреждений. Фиксируя накапливаемые необратимые повреждения в чувствительных элементах датчиков можно формировать модель суммирования повреждений и судить о степени разрушения материала. При этом, если причиной повреждений является целый комплекс повреждающих факторов, то необходима разработка комплексной системы эксплуатационного контроля материала.

Знание напряженно-деформированного состояния, основных повреждающих факторов, кинетики повреждений и моделей, описывающих ее, позволяет перейти к формулировке предельных состояний элементов технических систем в поврежденных состояниях. При этом предельные состояния элементов характеризуются критериями прочности (определяющих несущую способность), деформируемости и жесткости однократного кратковременного, динамического и длительного статического разрушения, линейной и нелинейной механики разрушения. В связи с этим возникает необходимость в проведении большого количества материаловедческих исследований и экспериментов связанных с изучением условий образования предельных состояний по критериям прочности, износостойкости, ресурса и надежности на разных стадиях аварии.

При оценке состояния криогенного оборудования на первый план выходит подбор необходимых материалов и учет их свойств в процессе эксплуатации. Как к наиболее ответственным материалам в криосистемах, к сталям и сплавам предъявляют ряд требований:

• 
  Обеспечение определенного комплекса механических свойств (высокой исходной прочности с достаточной пластичностью и вязкостью при температуре до -266°С и малой чувствительностью к концентрации напряжений);
  
• 
  Определенные теплофизические характеристики (низкая теплопроводность и немагнитность при криогенных температурах);
  
• 
  Высокое сопротивление атмосферной коррозии и коррозии от водяного конденсата;
  
• 
  Низкая чувствительность механических и физических свойств к термоциклированию;
  
• 
  Вакуумная плотность и отсутствие выделения летучих компонентов;
  
• 
  Технологичность, возможность получения широкого сортамента в металлургическом производстве и свариваемость при отрицательных температурах, обеспечение вакуумплотного и достаточно прочного сварного соединения.
  

Для моделирования условий реальной эксплуатации проводят испытания различных видов. В результате этих испытаний определяются средние и предельные напряжения на различных стадиях нагружения. Например, напряжения в начале пластичного течения, сосредоточения деформаций, образовании трещины, либо работа, затрачиваемая на упругопластичную деформацию.

По характеру механических нагрузок основные конструкции криогенной техники можно разделить на следующие группы:

• 
  Работающие в условиях статического нагружения до -196°С (стационарные емкости для технологических газов, ректификационные колонны, теплообменники, стаитически нагруженные трубопроводы, мостовые конструкции в арктической климатической зоны, элементы атомных ледоколов, подводные добывающие комплексы, вакуумные камеры с азотными экранами и др.);
  
• 
  Работающие в условиях циклического термосилового нагружения до - 196°С (транспортные емкости, газификаторы, установки по разделению воздуха в авиации, регенераторы и участки трубопроводов, испытывающие температурные и технологические циклы и др.);
  
• 
  Работающие при температуре ниже -196°С со специальными требованиями по условиям эксплуатации (сосуды для жидкого водорода, криогенные оболочки сверхпроводимых устройств, некоторое научное и исследовательское оборудование).
  

В связи с этим особенно важно изучая микромеханизмы разрушения, проводить испытания по разрушению образцов при низких температурах или воссоздавать условия такой эксплуатации.

Задачи внедрения систем непрерывного мониторинга технического состояния оборудования становятся особенно важными для криогенной техники, так как во время длительной эксплуатации при низких температурах возможно изменение свойств основного металла, например, резкое уменьшение удельной теплоемкости, явление сверхпроводимости и пластично-хрупкие переходы свойственные углеродистым сталям. Также, в условиях низких температур возможны фазовые переходы 2-го рода – фазовые магнитные превращения с образованием местных магнитных кластеров, которые влияют на искажение кристаллической решетки, процессы охрупчивания сталей, воздействуют не только на физические, но и механические свойства. Поэтому нельзя экстраполировать поведение материалов при нормальной температуре на очень низкие значения. Кратко опишем основные изменения механический свойств конструкционных сталей при работе на низких температурах.

Учитывая работу криогенного оборудования можно выделить несколько видов разрушения. Наиболее распространенные – хрупкое и вязкое разрушение. Факторы, определяющие характер разрушения можно разделить на внешние (влияние температуры, тип имеющегося дефекта, тип концентратора напряжений, условия и скорость нагружения, характеристики окружающей среды, форма и размеры детали) и внутренние (тип кристаллической решетки, химический состав, структура, размер зерна).

Резкое падение запасов надежности и долговечности криогенного оборудование и конструкций, работающих при низких температурах, отмечается при одновременном действии нескольких факторов:

 Термические воздействия;

 Деформационные воздействия;

 Коррозионное воздействие.

Результатом одновременного влияния нескольких факторов становятся фазовые или структурные превращения в материале, коррозионные и сегрегационные процессы. По опыту эксплуатации низкотемпературной техники основными причинами снижения работоспособности являются термоциклические нагрузки (слив-налив продукта, резкие периодические нагревы, циклы захолаживания, которые для аустенитных сталей добавляют около 20-25 кг/мм² дополнительных напряжений и снижают работоспособность сталей в зоне концентрации до 25%), деформации при монтаже и ремонте, а также коррозия.

Для анализа работоспособности сталей при низких температурах и получения корректных результатов необходимы:

• 
  Набор статистических сведений об изменениях, произошедших в структуре и свойствах материала в ходе длительной эксплуатации;
  
• 
  Создание новых методик неразрушающего контроля, определяющих надежность и долговечность состояния металла оборудования в условиях изменяющейся температуры, сложного напряженно-деформированного состояния, агрессивной коррозии и т.д.;
  
• 
  Влияние длительного срока службы при криогенных температурах на изменения в материале учитывается только в ролевых функциях элементов, что связано с малым объемом информации о процессах в сталях при длительной эксплуатации. К этому стоит добавить практически полное отсутствие непрерывного мониторинга изменений текущего состояния материла.
  

Среди запатентованных изобретений, относящихся к оценке остаточно ресурса можно выделить: РФ № 2735130, РФ № 2617195, РФ № 2445615, РФ №2445616, РФ №2215280, РФ №2610821, РФ №2193772, РФ №2037804, РФ №2733105, РФ №2186361. К патентам, относящимся к способам контроля конструкций и оценке прочности можно отнести: РФ №2488790, РФ №918815, РФ №2661745, №894438, РФ №2587637, РФ №2602400, РФ №2714029, РФ №2109261, РФ №2587634.

Описание основных видов криогенного оборудования можно найти у Вентури Г., Ризегари Л., Белякова В.П., Архарова А.М., Марфениной И.В., Микулина Е.И., Баррона Р.Ф. Вопросы криогенного материаловедения освещены Кошелевым П.Ф., Ульяниным Е.А., Сорокиной Н.А., Андреевым А.К., Ермаковым Б.С., Солнцевым Ю.П., Банных О.А., Ковнеристым Ю.К. Проблемы конструкционной прочности материалов освещены в работах Мюнзе В.Х., Максимовича Г.Г., Гриднева В.В., Серенсена С.В., Махутова Н.А., Бернштейна М.Л., Талыпова Г.Б., Шлюшенкова А.П., Васильченко Г.С., Екобори Такео, Аликина В.И., Андреева А.В., Гусенкова А.П., Писаренко Г.С. Теория механики разрушения подробно описана Ботвиной Л.Р., Матвиенко Ю.Г., Махутовым Н.А., Ивановой В.С., Партоном В.З., Симоновым Ю.Н., Атлури С., Работновым Ю.Н., Макаров Е.Г., Шлюшенковым А.П.

Продление срока безопасной эксплуатации состоит в переходе от средневзвещенной оценки состояния материалов к созданию индивидуальных инженерных методов диагностики каждой конкретной единицы оборудования с учетом реальных условий его работы, ремонтов, периодов простоя и т.д. Концепция индивидуальной диагностики требует:

1. 
   Разработки методов длительного прогнозирования характеристик материалов на основе исходной паспортной информации, для которых необходимо увеличение объема сведений, входящих в паспорт объекта.
   
2. 
   Разработки новых подходов к оценке фактического состояния и остаточного ресурса оборудования, его технической диагностики. Следовательно, необходимы принципиально новые, научно обоснованные, методы контроля, которые позволили бы осуществлять непрерывный мониторинг изменений в металле.
   
3. 
   Разработки дополнительных критериев ресурса криогенного оборудования. На данный момент используются: как основной – критерий несущей способности; как дополнительные – критерии определяющие сопротивление малоцикловой и термической усталости, деформационную и коррозионную стойкость, сопротивление хрупким разрушениям и трещиностойкость.
   

Методологии применимые к исследованию

Аналитические методы исследований используют для исследования физических моделей, описывающих функциональные связи внутри или вне объекта. С их помощью устанавливают математическую зависимость между параметрами модели. Эти методы позволяют провести глубокое исследование объекта и установить количественные точные связи между аргументами и функциями.

Аналитические методы исследований с использованием экспериментов. Любые физические процессы можно исследовать аналитически или экспериментально. Аналитические зависимости являются математической моделью физических процессов. Такая модель может быть представлена в виде уравнения или системы уравнений, функции и т.д.

Но математическим моделям присущи серьезные недостатки:

1. 
   Для проведения достоверного опыта требуется установление краевых условий. Ошибка в их определении приводит к видоизменению исследуемого процесса.
   
2. 
   Часто отыскать аналитические выражения, отражающие исследуемый процесс затруднительно или вообще невозможно.
   
3. 
   При упрощении математической модели (допущения) искажается физическая сущность процесса.
   

Экспериментальные методы исследований позволяют более глубоко и детально изучить исследуемый процесс. Однако результаты эксперимента не могут быть перенесены на другой процесс, близкий по физической сущности. Это связано с тем, что результаты любого эксперимента отражают индивидуальные особенности лишь исследуемого процесса. Из опыта еще нельзя определить, какие факторы оказывают решающее влияние на процесс, если изменять различные параметры одновременно. Это означает, что при экспериментальном исследовании каждый конкретный процесс должен быть исследован самостоятельно. Экспериментальные методы позволяют установить частные зависимости между переменными в строго определенных интервалах их изменения. Таким образом, аналитические и экспериментальные методы имеют свои достоинства и недостатки, и это затрудняет решение практических задач. Поэтому сочетание положительных сторон обоих методов является перспективным и интересным. 64Вероятностно-статистические методы исследований. При использовании этих методов применяют математический аппарат. Вероятностный процесс – это процесс изменения во времени характеристик или состояния некоторой системы под влияние случайных факторов. Методы системного анализа. Системный анализ – это совокупность методов и приемов для изучения сложных объектов – систем, которые представляют собой сложную совокупность взаимодействующих между собой элементов. Суть системного анализа заключается в выявлении связей между элементами системы и установлении их влияния на поведение системы в целом. Системный анализ обычно складывается из четырех этапов:

1. 
   Постановка задачи. Определяют цели, задачи исследования и критерии для изучения процесса. Это очень важный этап. Неправильная или неполная постановка целей может свести на нет всю последующую работу.
   
2. 
   Очерчивание границы системы и определение ее структуры. Все объекты и процессы, имеющие отношение к поставленной цели, разбивают на два класса: собственно систему и внешнюю среду. Различают замкнутые и разомкнутые. Влиянием внешней среды в замкнутой системе можно пренебречь. Затем выделяют структурные части системы и устанавливают взаимодействие между ними и внешней средой.
   
3. 
   Составление математической модели системы. Сначала определяют параметры элементов и затем используют тот или иной математический аппарат (линейное программирование, теория множеств и др.).
   
4. 
   Теоретические исследования. При проведении любого теоретического исследования преследуется несколько целей:
   

• 
  обобщение результатов всех предшествующих исследований и нахождение общих закономерностей путем обработки и интерпретации этих результатов и опытных данных;
  
• 
  изучение объекта, недоступного непосредственному исследованию;
  
• 
  распространение результатов предшествующих исследований на ряд подобных объектов без повторения всего объема исследований;
  
• 
  повышение надежности объекта экспериментального исследования.
  

Методы и средства испытания материалов технических объектов

Методика экспериментального исследования как совокупность определенных способов и приемов получения опытных данных включает: обоснование целесообразности постановки эксперимента; выбор метода исследования, материала и масштаба модели, приборов и оборудования; установление рациональной последовательности проведения опытов; оформление и проверку результатов.

Обоснование постановки эксперимента. Главное – информационная ценность результатов. Для данного исследования планируется проведение неразрушающих испытаний реальных объектов хранения криогенных продуктов с использованием методов неразрушающего контроля, в частности АЭ. Также для установления стабильных показателей прочности и изучения связи с моментом разрушения образца материала, необходимо проведение разрушающих испытаний эталонных стандартных металлических образцов при соответствующих экстремально низких температурах с одновременной регистрацией импульсов акустической эмиссии. Данные эксперименты представляются перспективными, так как они ставятся для исследования новых зависимостей процессов и явлений, изучения комплекса физико-механических свойств материалов и ресурса конструкций. Их важность подчеркивает то, что с помощью них будет проводиться проверка адекватности математической модели, связывающей данные регистрации АЭ во время работы объекта и величину разрушения материала в экстремальных условиях. Это несет большую практическую значимость с точки зрения заблаговременной долгосрочной оценки технического состояния опасных производственных объектов не только нефтегазового сектора, но и других высокотехнологичных отраслей промышленности.

Выбор метода исследования

В таблице 1 приведен один из вариантов классификации экспериментальных методов по способу получения информации. Цель эксперимента определяет выбор метода. Например, если ставится цель исследовать распространение пластических деформаций в материале, изучить форму и размеры фактического очага деформаций, неравномерность их распределения, то следует выбирать методы, оценивающие деформированное состояние.

Табл. 1. Классификация экспериментальных методов по способу получения информации

Определяемые величины	Способ получения искомых результатов	Экспериментальный метод
Перемещения	Экспериментальный	Тензометрический, длительных сеток, муара, интерферометрии
	Экспериментально-расчетный	Тензометрический, фотоупругости, оптически чувствительных покрытий
	Экспериментально-теоретический	Изменение твердости, линий скольжения, фотопластичности
Деформации	Экспериментальный	Тензометрический, фотоупругости, оптически чувствительных покрытий, хрупких покрытий
	Экспериментально-расчетный	Длительных сеток, муара, интерферометрии
	Экспериментально-теоретический	Изменение твердости, линий скольжения, фотопластичности
Напряжения	Экспериментальный	Фотоупругости, фотопластичности, измерения твердости, линий скольжения
	Экспериментально-расчетный	Тензометрический, хрупких покрытий
	Экспериментально-теоретический	Оптически чувствительных покрытий, длительных сеток, муара, интерфероментрии

Список используемой литературы

1. 
   Методология научных исследований: учеб. пособие / А.Б. Пономарев, Э.А. Пикулева. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 186 с.
   
2. 
   Основы научных исследований : учеб. пособие / [А. А. Бубенчиков и др.]; Минобрнауки России, ОмГТУ. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2019.
   
3. 
   Основы научных исследований в строительстве. Г.В. Исаханов. – К.: Высш. Шк. Головное изд-во, 1985. – 208с.
   
4. 
   Адлер Ю.П. Предпланирование эксперимента. – М.: Знание, 1978. – 72 с.
   
5. 
   Методология научных исследований: учебное пособие для учреждений высшего образования / Е.В. Пустынникова — Ульяновск, УлГУ, 2017 — 130 с.
   
6. 
   Эйсмонт, Н. Г. Теоретические основы и практика научных исследований : учеб. пособие / Н. Г. Эйсмонт, В. В. Даньшина, С. В. Бирюков ; Минобрнауки
   
7. 
   России, ОмГТУ. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2018.